Diplomarbeit - OPUS Bayreuth - Universität Bayreuth

3.3. TRANSPORT VON PAK
Vor allem durch Verbrennung fossiler Brennstoffe, Vulkanausbrüche und Vegetationsbrände
werden PAK freigesetzt und in der Atmosphäre verteilt [Wilcke, 2000] und sind
deshalb ubiquitär. Punktuell hohe PAK-Konzentrationen finden sich zum Beispiel in Böden
alter Gas- und Teerwerksstandorte, so auch in dem von mir untersuchten Bodenmaterial.
Teer und darin enthalten PAK bleiben als schwerflüchtige Komponenten bei der Verkokung
von Stein- bzw. Holzkohle zurück (Gas wurde früher aus Kohle gewonnen, zusätzlich
fielen Ammoniak, Benzol und Cyanid bei der Gasreinigung an). Produktionsrückstände
wurden in vielen Fällen durch Vergraben neben den Produktionsanlagen entsorgt oder gelangten
unkontrolliert z.B. durch Versickern in den Boden. Teer wurde über Jahrzehnte
als Straßendecke und Dichtmaterial im Haus- und Schiffsbau sowie zur Imprägnierung von
Holz verwendet, weshalb PAK-belastete Böden und Baumaterialien keine Seltenheit sind.
Das in Teer enthaltene PAK-Spektrum hängt wesentlich von den Produktionsbedingungen
(Destillations- bzw. Verkokungstemperatur) ab. Deshalb wird inzwischen in Deutschland
im Straßenbau Bitumen (Produktion bei ca. 400 °C) eingesetzt, das deutlich geringere
PAK-Gehalte aufweist als Teer [Grüssing, 2003].
3.3 Transport von PAK
Für den chemisch-physikalischen Stofftransport in Böden benötigt man fließfähige Medien
(Fluide). Hierfür gibt es im wesentlichen vier Möglichkeiten. Zunächst kommt als Fluid
der Stoff selbst in Betracht, was für PAK unter in natürlichen Böden herrschenden Bedingungen
auszuschließen ist (die Schmelzpunkte der von mir betrachteten PAK liegen über
80 °C). Zweitens: Wenn eine Substanz einen genügend hohen Dampfdruck besitzt und nicht
alle Poren wassergesättigt sind, kann eine Verlagerung in der Gasphase erfolgen. Drittens:
Liegt eine wässrige Phase in den Poren vor (gesättigt oder ungesättigt), kann der Stoff vom
Wasser gelöst und verlagert oder als Partikel bzw. Kolloid transportiert werden. Zusätzlich
können weitere Stoffe in kolloidaler, partikulärer oder gelöster Form als Trägersubstanzen
dienen und den Transport erleichtern (Co-Transport). Die vierte Möglichkeit ist die Lösung
von PAK in nichtwässrigen Fluiden (z.B. Teeröl, Benzin). Da ich nur unter wassergesättigten
Bedingungen arbeite, werde ich nicht auf den Gastransport und das Fließen von
nichtwässrigen Phasen eingehen.
3.3.1 Lösung
Der einfachste Fall ist die direkte Lösung von PAK. PAK besitzen sehr unterschiedliche
Wasserlöslichkeiten (Abb.3.1). Für niedermolekulare PAK ist die Löslichkeit um einige Größenordnungen
höher als für höhermolekulare. Die Sättigungskonzentrationen sind temperaturabhängig.
Die Anwesenheit von Ionen kann die Wasserlöslichkeit organischer Moleküle
erhöhen (einsalzend) oder vermindern (aussalzend). Nach Vogt [1983] spielen Perchlorationen
sowie Iodid und Thiocyanid (SCN − ) eine Rolle als einsalzende Ionen: Eine wässrige
Perchloratlösung hat einen höheren Gehalt freier Hydroxylgruppen als reines Wasser, organische
Moleküle werden besser gelöst. Aussalzend wirken u.a. Tartrat, Citrat, Acetat und
Sulfat.
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